三相电压型PWM整流器控制

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三相电压型PWM整流器(VSR)及其控制策略的..._图文(精)

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劢e
whichconditionalrectifier,diode-bridgerectifierlargelyusedtoorphase.controlledrectifier,areprovidedosourcefortheinverters,CaUSetheseriousharmonicproblemofpowerquality,lowpowerfactor,andtoinputside,evenifresistanceloads,inputCan’tfeedbackpowercurrentisn’tsinusoidalwaveformandthepowerfactorisn’tup
ResearchonThree-・phaseVoltagePWMRectifierandThe
ControlStrategies
ABSTRACT
Withtheseriousproblemofharmonicspollutiontothepowersystem,aswell勰theneedofhighperformanceofACdriveapplication,three-phaserectifiershavebeen弱activeresearchtopicinpowerelectronicsPWMtorecently.duethevirtues,suchassinusoidalinputcurrents,unitypowerfactor,steadyoutputvoltage,gooddynamicsandbin-directionalenergyflow.
接着,论文结合瞬时无功功率理论和交流电机理论中矢量控制,提出了PWM整流器的电压空间矢量控制,详细的分析其具体实现,并进行了基于Matlab中的Simulink的仿真研究,仿真结果验证了该控制方法的可行性。文章的最后对滞环电流和电压空间矢量这两种控制方法进行了对比比

【全面版】三相电压型 PWM 整流器原理及控制方法PPT文档

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三相电压型 PWM 整流器系统结构图 复位电路采用按键手动复位。
两相电流 传感器
电源 模块
开关器件驱动
直流电压,电流
空基 圆间本,矢 原从量理 而P就 形W是 成M把S(VS三PV相WPWMPWM波)M。控整制流策器略输是入根端据电整压流在器复空平间面电上压转矢换量为切空换间来电控压制矢整与量流保,器护通电的S过V路一P不种W同新M的波的开形控关制状策态略组传。合感构器成8个空间矢量去逼近电压
三相电压型PWM整流
器的拓扑结构如右图所示,
其中在所示的电路中三相电
感L起滤波作用,因此交流 ua ia R
侧电流可近似认为是三相正 弦电流,C为直流侧电容,
ub ib N uc ic
R R
起稳压滤波的作用,当系统
稳定时,可保持直流母线电
压基本不变,故可看作是直
流电压源。R为线路与开关
管的等效电阻,RL为负载。
pW,pV,pU V51+ 的 MPI 接 F F u u 0 0 71C 1 1 0 C1 K 0 01R2 3 C Fu1.0 5 CFu1.0 2 T U O V 5 D 1 N 8 7G 3 N I V F 2 u C 1 1 V51+ F 76 85 u 0 1 3 C3 955PLT 43 21 CCV EGDIRB 0 4 7 R2 7 0 4 7A9U 21 1 J 2NOC MWP
- 直流侧电压
开关管交
流入侧电的压输由此可以看出, PWM整流器的交流回 路的组成有电网电源, 开关管交流侧输入电 压,交流侧电感。
空间矢量PWM(SVPWM)控制策略是根 据整流器空间电压矢量切换来控制整流器的 一种新的控制策略。基本原理就是把三相 PWM整流器输入端电压在复平面上转换为空 间电压矢量,通过不同的开关状态组合构成8 个空间矢量去逼近电压圆,从而形成 SVPWM波。

三相电压型PWM整流器混合控制研究

三相电压型PWM整流器混合控制研究

的方 法 。采 用 空 间 矢量 脉宽 调 制 方 法 生 成 整 流 器 的 开关 信 号 。仿 真 结 果 表 明 : 系统 不 仅 具 有 良好 的 动态 和稳
态 性 能 , 且 对 负 载 及 系 统 参 数 扰动 具 有 很 强 的鲁 棒 性 而 关 键 词 : 流 器 ; 模 控 制 ; 近律 ; 整 滑 趋 前馈 控 制 ; 间 矢 量 脉宽 调 制 空 中图 分 类 号 : M4 1 T 6 文献标识码 : A
电气 传 动 2 1 0 0年 第 4 O卷 第 9期
EL ECTRI C DRI 2 l Vo. 0 No 9 VE OO 14 .
三相 电压 型 P M 整 流器 混 合 控 制研 究 W
刘子 建 , 吴敏 , 陈鑫 , 桂武 鸣 , 琪 雷 ( 中南 大学 信 息科 学与工程 学院 , 南 长 沙 4 0 0 ) 湖 1 0 4
摘要 : 针对 三相 电压 型 P WM 整 流器 的非 线 性 特 点 , 出 了一 种 混 合 控 制 方 案 。 电 流 内环 采 用 滑 模 控 制 , 提
根据 指 数 趋 近 律 算 法 设 计 两个 滑 模 电流 控 制 器 。电 压外 环 采 用 负 载 电 流 前 馈 补 偿 和输 Байду номын сангаас 直 流 电 压 反 馈 控 制
1 引 言
与传 统 的 二极 管 整 流 器 和 晶 闸管 整 流器 相
比 , 相 电压 型 P M 整 流器 ( WM 整 流 器 ) 三 W P 具
本文 综合 利用 滑 模 控制 和前 馈控 制 的优点 , 设计 了一 种 P WM 整 流器混 合控 制方案 。仿真结 果验证 了所 提控 制策 略的有效 性 和优越性 。

三相电压型PWM整流器的滑模变结构控制

三相电压型PWM整流器的滑模变结构控制
[ ANG YU, NG YAN, W E A atag — 3 】F XI HU YU N. fs lo
rt ihm o f r SVPW M n t e h s o r f c o o r c i n i hr e p a e p we a t r c r e to
( 上接第 4 9页) 智能数据采集 终端的软件设 计流程 图如 图 3所示 ,
的高 频 电容 , 以减 少对 电源 的影响 。
( ) 数字地和模拟地就近接大面积地 , 3 以保持地 的
低 阻特性 。 () 单 片机与 AT 0 2 4 T7 2 B的 S I P 通讯连线尽可能
这里重点介绍一下 G TM 9 0的初 始 化 。 0
短, 同时 串上一个 1 0欧姆 的电阻, 消除信号的高频干扰 。
( ) 在 晶振的信号线附近大面积铺地 , 5 禁止其他信
号 线从 中穿过 。 2. 件 抗 干 扰设 计 软
G TM9 0的初始化包括 AP 接入点名称) 0 N( 的配置、 数据模 式的选择 、TC / P功能的进入以及 TC P I P链接的 打开等操作 。AP N的配置主要有 C MWAP和 C MNE T两
[】姜向龙等. 4 三相 P WM 整流 /逆变 系统的李亚普罗夫控 N[】华 中科技大学学报( J. 自然科学版)2 0 ,45 :2 9 . ,06 3 ()9 - 5 [】 王栓庆 , 5 王久和 , 王立 明. 具有快速跟踪能力 的电压型 P wM整流器直接功率控制[ . J 电气传动,0 73 ()2 - 0 ] 2 0 ,75 :7 3 . 【]李培芳 , 6 孙士乾 . 三相电路瞬时电流 , 功率的分解与P r ak 空间分析【]浙江大学学报 ,0 13 ()1 -1 . J. 2 0 , 51:4 6

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究一、概述随着电力电子技术的快速发展,三相电压型PWM(脉冲宽度调制)整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在电力系统中得到了广泛应用。

其不仅能够实现AC(交流)到DC(直流)的高效转换,还具有功率因数高、谐波污染小等优点,对于改善电网质量、提高能源利用效率具有重要意义。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究,对于推动电力电子技术的发展和电力系统的优化升级具有重要意义。

三相电压型PWM整流器的控制策略是实现其高效稳定运行的关键。

目前,常用的控制策略包括基于电压矢量控制的直接电流控制、基于空间矢量脉宽调制的间接电流控制等。

这些控制策略各有优缺点,适用于不同的应用场景。

需要根据实际应用需求,选择合适的控制策略,并进行相应的优化和改进。

在实际应用中,三相电压型PWM整流器被广泛应用于风力发电、太阳能发电、电动汽车充电站等领域。

在这些领域中,整流器的稳定性和效率对于保证整个系统的正常运行和提高能源利用效率具有至关重要的作用。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行研究,不仅有助于推动电力电子技术的发展,还有助于提高能源利用效率、促进可再生能源的发展和应用。

本文将对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究。

介绍三相电压型PWM整流器的基本原理和常用控制策略分析不同控制策略的优缺点及适用场景结合实际应用案例,探讨三相电压型PWM整流器的优化改进方法和发展趋势。

通过本文的研究,旨在为三相电压型PWM整流器的设计、优化和应用提供理论支持和实践指导。

1. 研究背景与意义随着全球能源危机和环境污染问题日益严重,可再生能源的利用与开发已成为世界各国关注的焦点。

作为清洁、可再生的能源形式,电能在现代社会中发挥着至关重要的作用。

传统的电能转换和利用方式存在能量转换效率低、谐波污染严重等问题,严重影响了电力系统的稳定性和电能质量。

研究高效、环保的电能转换技术具有重要意义。

三相电压源型 PWM 整流器控制

三相电压源型 PWM 整流器控制
优点:不依赖被控对象的精确模型,具有较强的鲁棒性和白适应性,能够克服模型参数变化和非线性等不确 定因素;算法简单,响应速度快,实现容易;能在准确性和简洁性之问取得平衡,可有效地对复杂系统做出判断和 处理。缺点:缺乏分析和设计控制系统的系统方法,只能用经验和反复的试探来设计控制器,非常耗时低效;不 能保证规则库的完整性,且白适应能力有限;常规模糊控制只相当于PD控制器,控制精度不高,稳态精度低,甚 至可能振荡 。
三相电压源型 PWM 整流器控制
电气工程术语
01 背景
目录
02
电压源型整流器的双 环控制方式
03
电压源型整流器的控 制方法
04
电压源型整流器控制 方法的实际应用
05
PWM整流器控制技术 的发展趋势
06 结语
控制技术对提高三相电压源型PWM整流器性能非常重要。根据并交流信号不同,电压源型整流器又可分为电 压控制和电流控制。由于电流控制的方法简单、直接,且具有限流和短路保护作用,因此使用比较广泛。电压源 型整流器的电流控制方案一般采用以直流电压为外环、交流电流为内环的双环控制结构。根据电流内环是否引入 交流电流反馈,可分为直接、间接两种电流控制,由于直接电流控制响应速度快,鲁棒性好,占主导地位。
由于智能控制不需要建立PWM整流器的数学模型,因而也被引入到整流器控制中,但智能控制还很不成熟, 基本还停留在仿真阶段。
虽然现代的非线性和智能两类控制都还不成熟,但随着它们控制技术的进一步发展和逐步成熟,无疑它们具 有良好的应用前景。
PWM整流器控制技术的发展趋势
自20世纪80年代开始PWM整流器研究以来,PWM整流器控制虽已取得了很多成果,但仍不完善。它的发展趋势 大致可归结为以下几个方面 。
结语

三相电压型PWM整流器控制技术综述

三相电压型PWM整流器控制技术综述

三相电压型PWM整流器控制技术综述一、本文概述随着电力电子技术的不断发展,三相电压型PWM整流器作为一种高效、节能的电能转换装置,在电力系统中得到了广泛应用。

该类整流器采用脉宽调制(PWM)技术,通过控制开关管的通断,实现对输入电流波形的精确控制,从而满足电网对谐波抑制、功率因数校正等要求。

本文旨在对三相电压型PWM整流器控制技术进行综述,分析其基本原理、研究现状和发展趋势,为相关领域的研究和实践提供参考。

本文首先介绍了三相电压型PWM整流器的基本结构和工作原理,包括其主电路拓扑、PWM控制技术以及电流控制策略等。

在此基础上,综述了当前国内外在三相电压型PWM整流器控制技术研究方面的主要成果和进展,包括调制策略优化、电流控制算法改进、系统稳定性分析等方面。

本文还对三相电压型PWM整流器在实际应用中所面临的问题和挑战进行了分析和讨论,如电网电压波动、负载变化等因素对整流器性能的影响。

本文展望了三相电压型PWM整流器控制技术的发展趋势,提出了未来研究的方向和重点,包括高效率、高可靠性、智能化控制等方面。

通过对三相电压型PWM整流器控制技术的综述和分析,本文旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。

二、三相电压型整流器的基本原理三相电压型PWM整流器是一种高效、可控的电力电子设备,它采用脉宽调制(PWM)技术,实现对交流电源的高效整流,将交流电转换为直流电。

整流器主要由三相桥式电路、PWM控制器、滤波电路等部分组成。

三相桥式电路是整流器的核心部分,由六个开关管(通常是IGBT 或MOSFET)组成,每两个开关管连接在一起形成一个桥臂,共三个桥臂。

通过控制开关管的通断,可以实现将三相交流电源整流为直流电源。

PWM控制器是整流器的控制核心,它根据输入电压、电流等信号,生成相应的PWM控制信号,控制开关管的通断时间和顺序,从而实现对输出电压、电流等参数的精确控制。

PWM控制器通常采用数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)等实现,具有高精度、快速响应等特点。

三相PWM电压型整流器无源控制算法的介绍

三相PWM电压型整流器无源控制算法的介绍

三相PWM电压型整流器⽆源控制算法的介绍引⾔⽆源控制理论(passivity-based control)是近⼏年发展起来的新兴控制理论,它由Ortega等于1989年提出。

⽆源控制理论从物理⾓度出发,根据系统的能量耗散特性,利⽤系统固有的物理特性设计控制器来实现系统的稳定或给定跟踪。

⽆源控制理论已成功地应⽤到开关电源、机器⼈系统、电机驱动以及其他⼯业领域。

近年来,PWM整流器及其控制策略的研究倍受学术界的关注。

其具有单位功率因数、输⼊电流接近正弦、控制回路简单等优点。

整流器控制设计主要分线性和⾮线性两类。

线性设计⼀般是基于局部线性化的系统模型或者加⼊补偿得到系统控制器,所以很难使系统得到良好的动态响应。

由于控制量与状态变量的耦合,PWM整流器为⾮线性系统,因⽽理论上⾮线性控制策略更容易使系统全局稳定和零稳态误差。

Lee提出的基于输⼊输出线性化的控制算法、Silva的滑模型控制器都能使系统具有很好的跟踪特性和鲁棒性,但这两种算法较为特殊,⽋缺⼀般性。

Malinowski、Komurcugil分别提出了直接功率控制算法和基于Lyapunov的设计⽅法能使系统全局稳定,但不能保证⼤负载扰动下系统的零稳态误差。

对于PWM整流器系统,由于⽆源控制策略不改变系统的结构和系统⾮线性,所以相对于常⽤的反馈控制策略,⽆源控制策略简化了系统的硬件实现,加强了系统的鲁棒性。

这种控制理论为实现整流器单位功率因数和直流输出电压的控制提供可⾏的控制策略。

本⽂推导了三相电压型PWM整流器系统在a-b-c和d-q坐标系中的EL模型,给出了⽆源控制器的⼀般设计⽅法和系统控制的约束条件,基于⽆源控制理论设计了系统的⽆源控制器。

改进的⽆源控制策略采⽤PI控制器与⽆源控制器串联以增强系统的鲁棒性,保证了系统跟踪给定恒值电压的零稳态误差并具有很好的动态响应特性。

最后,通过仿真实验对三种控制算法的控制效果进⾏了⽐较研究:⽂献[8]的双闭环PI控制算法、⽆源控制算法与改进的⽆源控制算法。

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分类号学号 M201071071 学校代码 10487 密级硕士学位论文三相电压型PWM整流器控制学位申请人:万鹏学科专业:电力电子与电力传动指导教师:熊健副教授答辩日期: 2013年1月6日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of EngineeringControl of Three Phase Voltage SourcePWM RectifierCandidate : Wan PengMajor : Power Electronics and Electric DriveSupervisor: Prof. Xiong JianHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P.R.ChinaJanuary, 2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□,在______年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文摘要PWM整流器具有输入电流正弦、输入电流谐波含量低、功率因数高、输出直流电压纹波小和电能可双向流动等优点,本文研究了三相电压型PWM整流器。

建立数学模型是研究三相PWM整流器的有效手段,在三相电网电压平衡下,分别建立了三相电压型PWM整流器在三相ABC坐标系、dq旋转坐标系下的数学模型。

为保证整流器性能实现需要动态获取电网电压相位信息,在电网平衡条件下,基于DSP软件方式推导了三相数字锁相环的模型及参数设计方法,考虑到三相不平衡条件下电网电压存在负序分量,对电网平衡条件下的三相锁相环实现方式进行了改进。

基于稳态方程关系的整流器传统间接电流控制方式具有良好的静态性能,但电流动态响应较差。

从模型原理出发指出了传统间接电流控制动态性能欠佳的本质原因,为改善传统间接电流控制稳定性与动态响应,提出了加入/LdI dt串联补偿的间接电流控制方案,通过在控制环路的前向通道加入一对零点补偿整流器控制对象中的一对大惯性极点。

仿真与实验结果说明加入串联补偿后整流器的稳定性有了很大提高,电流的动态响应加快且振荡减小。

阐述了基于同步旋转dq坐标系下PWM整流器采用双闭环控制的前馈解耦控制策、轴电流单独控制。

略,分析了直接电流控制双闭环控制器参数设计方法,实现d q三相电压型PWM整流器不平衡控制所实现的控制目标分成两类:一是网侧电流对称控制策略,在dq旋转坐标系下控制整流器网侧电流为对称三相正弦电流。

二是消除直流电压脉动的功率平衡控制策略,研究并实现了在dq旋转坐标系下基于网侧功率控制,电网不平衡时三相电感阻抗压降不平衡,虽然网侧功率平衡,但整流桥侧功率仍为不平衡,直流电压纹波仍较大,因此本文还实现了基于整流桥侧功率平衡控制,仿真和实验结果表明基于整流桥侧功率平衡控制可以更好地消除直流电压中的谐波。

关键词:电压型PWM整流器间接电流控制串联补偿电网不平衡功率平衡华中科技大学硕士学位论文AbstractPWM rectifier has the advantages of sinusoidal input current waveform, high power factor, low harmonics distortion of the input current, little output DC voltage ripple, quick dynamic response and also bi-directional power flow. This paper dwells on the research of the three phase voltage PWM rectifier.Mathematical modelling is an effective method employed in three phase PWM rectifier research. Under the balanced system of three-phase power grid voltage, this paper constructed the mathematical models of three phase voltage PWM rectifier in static three-phase ABC coordinates and also in rotary two-phase coordinates respectively.The grid voltage phase should be dynamically acquired to achieve efficient active power control as well as reactive power control of the rectifier grid side. Under the circumstance of a balanced three phase power network, the three-phase digitized phase-locked loop model and its parameter design are deduced with DSP software. Considering the electromotive force of negative sequence currents under the unbalanced three-phase voltage condition, the realization algorithm of three-phase phase-locked loop under the balanced grid system is revamped and improved, with the collected simulation results that have confirmed its feasibility.Indirect current control of rectifier conducted based on the steady-state equations owns excellent static performance, while its current dynamic response is relatively poorer. From the principle of mathematic model we pointe out the unsatisfactory nature of traditional indirect current control dynamic performance essential reasons .Series Compensation,to improve the the traditional indirectly current control stability and dynamic response,this article proposes a series compensation of indirect current control scheme by adding /LdI dt which adding one pair of zero to compensate the large inertia poles of rectifier natural characteristics in the front of the control loop.Simulation and experimental results show that adding series compensation has greatly improved the stability of the rectifier and accelerated the dynamic response of the current speed and decreased the oscillation.This paper elaborates feedforward decoupling double-loop control strategy of PWM华中科技大学硕士学位论文rectifier control based on Synchronous rotating coordinate, analysis the parameter design method of direct current control dual closed-loop control, and achieves independent control of the d q、component current.This paper achieves a variety of unbalanced control strategys based on the mathematical model of the three-phase voltage-type PWM rectifier, with the difference of the control objective,these strategys can be divided into two categories: one is AC current symmetry control strategy , eliminating the negative sequence current to make AC current symmetry, and the other is power balance control strategy,aim for eliminating the harmonic component of the dc output voltage. As the three-phase voltage unbalance leads to three-phase inductor impedance voltage drop unbalanced, although the network side of the power is balanced, the rectifier bridge side power is still unbalanced, and dc side bus voltage ripple is still large.So this paper also achieves power balance control based on the rectifier bridge side. Simulation and experimental results show that the dc voltage pulsation can be eliminated completely by using the power balance control strategy based on the rectifier bridge side.Keywords:Source voltage PWM rectifier Indirect current control Series compensation Grid unbalance Power balance华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论1.1课题的背景及意义 (1)1.2电网平衡时电压型PWM整流器的控制技术 (1)1.3电网不平衡时电压型PWM整流器控制研究 (4)1.4本文主要研究内容 (5)2电压型PWM整流器的数学模型2.1电压型PWM整流器在ABC坐标系下数学模型 (6)2.2电压型PWM整流器在DQ坐标系下数学模型 (8)2.3本章小结 (10)3 三相数字锁相环设计3.1锁相环的工作原理 (11)3.2三相数字锁相环软件实现 (11)3.3不平衡电网下锁相技术 (16)3.4仿真及实验结果 (17)3.5本章小结 (18)4 电压型PWM整流器间接电流控制4.1间接电流控制原理 (20)4.2基于串联补偿的间接电流控制 (26)4.3直流电压闭环系统稳定性分析 (29)华中科技大学硕士学位论文4.4仿真及实验结果 (35)4.5本章小结 (37)5 电压型PWM整流器直接电流控制5.1双闭环控制原理 (38)5.2双闭环整流系统控制器设计 (39)5.3实验结果 (42)5.4本章小结 (44)6 电网不平衡时电压型PWM整流器控制6.1电网不平衡时电压型PWM整流器控制基本问题 (45)6.2网侧电流对称控制策略 (51)6.3功率平衡控制策略 (54)6.4实验结果 (63)6.5本章小结 (64)7 总结与展望 (65)致谢 (66)参考文献 (67)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 课题的背景及意义整流器广泛应用于电力电子变流装置中。

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